Prevedere il risultato della corsa agli armamenti tra uomo e batteri

La crescente resistenza agli antibiotici è una delle più gravi minacce per la salute globale che dobbiamo affrontare. C'è un'urgente necessità di sviluppare nuovi antibiotici che siano convenienti poiché si stima che entro il 2050 10 milioni di vite all'anno saranno a rischio di infezioni resistenti agli antibiotici. Nel tentativo di aiutare ad affrontare questa sfida, i ricercatori dell'Università di Bristol hanno sviluppato simulazioni al computer che potrebbero essere la chiave per andare avanti nella "corsa agli armamenti" in corso con i batteri.

I ricercatori si sono concentrati sugli enzimi nei batteri che possono scindere la struttura degli antibiotici di tipo penicillinico, portando alla resistenza. Per ripristinare l'efficacia di questi antibiotici, sono state sviluppate molecole di "blocco della resistenza" per bloccare l'attività di questi enzimi. Trattando i pazienti con le giuste combinazioni di antibiotici e bloccanti della resistenza, i medici sono in grado di prendere il sopravvento nella battaglia. Sfortunatamente, i batteri possono produrre molti enzimi diversi in grado di distruggere le penicilline e i bloccanti della resistenza disponibili funzionano solo contro alcuni di questi.

Nuovi risultati, pubblicati su Biochemistry, mostrano che ora è possibile utilizzare simulazioni al computer per prevedere se questi bloccanti della resistenza saranno efficaci o meno. Si spera che queste informazioni aiuteranno gli scienziati a sviluppare bloccanti della resistenza migliorati, che possono ripristinare l'azione degli antibiotici popolari contro una gamma più ampia di batteri resistenti.

Utilizzando una tecnica di simulazione al computer chiamata QM / MM (simulazione di meccanica quantistica / meccanica molecolare), il team di ricerca di Bristol è stato in grado di ottenere una visione a livello molecolare di come gli enzimi di resistenza reagiscono con i bloccanti della resistenza.

I ricercatori si sono concentrati specificamente sull'acido clavulanico, un farmaco che impedisce la distruzione dei comuni antibiotici simili alla penicillina. L'acido clavulanico è comunemente usato in combinazione con l'antibiotico amoxicillina per trattare le infezioni dell'orecchio, dei seni e delle vie urinarie (co-amoxiclav). Alcune di queste infezioni batteriche, tuttavia, stanno diventando molto più difficili da trattare perché l'acido clavulanico non funziona efficacemente contro gli enzimi che producono.

Le simulazioni QM / MM hanno interrogato il modo in cui l'acido clavulanico interagisce con questi enzimi batterici e hanno rivelato il passaggio più importante per determinare se l'enzima è effettivamente bloccato. Un enzima che non può essere fermato rilascia una molecola scomposta di acido clavulanico e continua ad abbattere l'antibiotico con cui viene somministrato, con conseguente resistenza agli antibiotici. Se la degradazione dell'acido clavulanico richiede molto tempo, l'enzima si "intasa" e non è in grado di scomporre l'antibiotico, che può quindi uccidere il batterio e eliminare l'infezione.